地基与基础工程施工实例

一、先张法预应力管桩基础施工

预应力混凝土管桩（以下简称预应力管桩或管桩）可分为先张法预应力管桩和后张法预应力管桩。先张法预应力管桩是采用先张法预应力工艺和离心成型法制成的一种空心圆筒体细长混凝土预制构件，主要由圆筒形桩身、端头板和钢套箍等组成。后张法预应力管桩也称为大直径预应力管桩，桩身采用离心一辊压一振动复合工艺成型，每节管的横截面上均匀设置20个直径为30mm的通长预留孔，使用前将一节一节的管连起来。每个预留孔内穿入一股高强钢绞线（＞φ5mm）。张拉后再对孔道进行灌浆，使之成为一根长桩，最长的可达60～70m，这样长的管桩只能用在海洋、港口、码头等工程中；陆地上通常用的是先张法预应力管桩（图6－18）。

图6－18 先张法预应力管桩

管桩按混凝土强度等级分为预应力混凝土管桩和预应力高强混凝土管桩。预应力混凝土管桩代号为PC，预应力高强混凝土管桩代号为PHC。管桩按外径分为300mm、350mm、400mm、450mm、500mm、550mm、600mm、800mm和1000ram等规格，实际生产的管径以300mm、400mm、500mm、550mm和600mm为主。

先张法预应力管桩的适用范围：管桩宜以坚硬的黏性土、中密或密实卵石层、中风化岩层作为桩端持力层。不适用于下列场地：土层中夹有难以清除的孤石、障碍物；管桩难以贯穿的岩面上无适合做桩端持力层的土层，或持力层较薄且持力层的上覆土层较为松软；管桩难以贯穿的岩面埋藏较浅且倾斜较大的土层。管桩的单桩承载力从700k N到2000k N，既适用于多层建筑，也适用于一般的高层建筑。在同一建筑物基础中，还可根据柱的荷载的大小采用不用直径的管桩，既解决了设计布桩问题，也可充分发挥每根桩的最大承载能力，并使桩基沉降均匀。

（一）沉桩方法

预制桩进入到土层中有锤击沉桩法（打入法）、静力压桩法、振动沉桩法、水冲沉桩法等多种施工方法。

1．锤击沉桩法

锤击沉桩法是利用桩锤的冲击力将桩沉入土中。这种方法施工噪音、振动较大，适用于黏性土、中密或密实卵石层。

2．静力压桩法

静力压桩法是利用静力压桩机直接将桩压入土中的一种沉桩工艺。由于静力压桩法是以静力（由自重和配重产生）作用于桩顶，因此在压桩过程中没有噪音和振动。静力压桩法适用于软土地基。静力压桩施工中桩一般是分节压入切应连续进行，在距地1m左右进行接桩。

3．振动沉桩法

振动沉桩法是将振动桩机刚性固定在桩头上，振动沉桩机产生垂直方向的振动力，桩也沿着竖直方向上下振动，桩身与土层之间的摩擦力减少，在自重和机械力的作用下沉入土中。

振动沉桩施工主要适用于砂石土、黄土、软土和亚黏土，在含水砂层中效果更佳。振动沉桩施工应连续进行。

4．水冲沉桩法

水冲沉桩法是利用高压水冲刷桩尖下的土层，以减少桩身与土层之间的摩擦力和下沉时的阻力，使桩在自重作用或锤击下沉入土中。

水冲沉桩法施工适用于砂土、砾石或其他较坚硬土层，对施工重型桩很有效。但必须考虑大量的水进入土中是否会对原有基础产生影响。

应根据土质条件、施工现场条件、施工单位的设备技术条件等情况选择沉桩方法，以下主要对锤击沉桩法施工进行介绍。

（二）施工准备

1．技术准备

（1）熟悉施工图纸和地质勘查报告，了解各土层的物理力学指标。

（2）了解邻近建筑物及构筑物的位置、距离、结构和基础情况等；了解沉桩区域附近的地下管线（煤气管、给排水管、电缆线）等的距离、埋置桩度、使用年限、管径大小、结构情况等。

（3）编制施工组织设计及进行技术交底。桩基础工程施工前，应根据工程特点、规模、复杂程度、现场条件等，编制整个桩基础分部工程的施工组织设计。在施工前，应对施工班组进行技术交底和安全交底。

2．主要材料准备

主要材料有预应力管桩、焊条。预应力管桩一般在专业生产厂家制作。施工前，根据设计图纸、岩土工程勘察报告等资料确定管桩规格、数量、桩长，并通知管桩制作单位运输到场。

“上层建筑”工程桩的总数为96根，其中，直径为300mm的桩为10根，每根桩长暂定为10m，大约共计960m。

3．主要设备准备

（1）桩锤和桩架。桩锤对桩施加冲击力，将桩打入土中。桩锤按目前工程中使用的频繁程度，依次为柴油锤、蒸汽锤、落锤及液压锤、振动锤；桩架将桩吊到打桩位置，支持桩身和桩锤，并在打桩过程中引导桩的方向，保证桩锤沿着所要求的方向冲击。桩架按移动方式可分为履带式、滚筒式、轨道式、步履式。

打桩机进场前应根据设计桩长、规格、岩土工程勘察报告、单桩承载力等因素确定打桩设备及锤重。“上层建筑”工程采用滚筒式桩架、35号柴油锤。

打桩设备确定后，对设备进行试运转和安全检查，合格后由大型拖车运至施工现场，组装就位。

（2）送桩器。当桩顶标高较低，需送桩入土时，应采用钢制送桩器放于桩头上，锤击送桩器将桩送入土中。

4．作业条件准备

（1）在打桩机进场前，做好场内外施工道路铺设，并保证道路足够的宽度及密实度，保证打桩机顺利进场及管桩运输到位，清除现场妨碍施工的高空及地下的障碍物，平整施工场地，做好施工坡道，便于打桩机平稳进入基坑内。

（2）由总包单位按照总平面图及建筑物基础轴线图将建筑物定位轴线测放出来，经复核无误后，现场移交给基础施工分包单位，并由分包单位（桩基础施工单位）自行复核，复核无误后，办理相应轴线交接手续。

（3）分包单位（桩基础施工单位）根据设计图纸，确定桩基础轴线，并将桩的轴线位置测放到基坑地面上，桩基础轴线测放偏差控制在顺轴线方向20mm，垂直轴线方向10mm，桩打桩现场应设置数量不少于2个的控制桩，要测设出基础轴线和每个桩位，用小木桩或短钢筋打好定位桩，并用白灰做出标志。

（4）已对施工人员进行了技术交底、安全交底。

（5）已排除桩基施工范围内的高空、地面和地下障碍物。场地已经平整压实，能保证打桩机械在场内正常运行。雨季已做好排水措施、边坡支护。

（6）打桩场地附近建（构）筑物有防震要求时，已采取防震措施。

（7）已选择和确定桩机设备的进出路线和沉桩顺序。

（8）检查打桩机械及起重工具，铺设水、电管线，进行设备架立组装。在桩架上设置标尺或在桩侧面画上标尺，以便能观测桩身入土桩度。

（9）检查桩的质量，将需用的桩按平面布置图堆放在打桩机附近。

（10）已准备好桩基工程沉桩记录和隐蔽工程验收记录表格，并安排好记录和质量控制监督人员等。

（11）施工前应作数量不少于2根桩的打桩工艺试验，通过试桩可以了解桩的沉入时间、最后贯入度、持力层的强度、桩的承载力、确定停打原则等，发现施工过程中可能发生的问题和意外，并检验所选施工工艺、打桩设备能否完成打桩任务。

5．材料质量控制要点

（1）桩的规格、型号、质量必须符合设计要求、规范及标准图的规定，并有出厂合格证明；强度达到100％，并有混凝土强度试验报告及钢筋复验合格报告。

（2）桩的表面平整、密实、无裂缝。

（3）焊条应具有合格证明。

6．桩的起吊、运输和堆放

（1）起吊。混凝土预制桩其强度达到设计规定的强度后方可起吊。重叠生产的桩在起吊前应用撬棍或其他工具将桩拨动使其脱开，严禁使用千斤顶顶升桩尖。起吊应平稳，并采取适当的保护措施。

（2）运输。运输时，桩身的混凝土强度应达到设计强度的100％。可以用平板车进行运输，运输中应保持平稳。

（3）堆放。桩的堆放场地应平整坚实，不得产生不均匀沉陷。垫木位置应与吊点位置相同，并保持在同一平面上。各层垫木应上下对齐。桩的堆放应按打桩的要求分规格依次进行，堆放层数不宜超过4层。

（三）施工工艺

1．工艺流程

工艺流程为：测量放线、定桩位→打桩机就位→桩机调整→桩就位、桩尖对准桩位，扶正桩身，桩尖焊接→安好衬垫，套上桩帽，放下桩锤→桩垂直度检验、调直→锤击沉桩→焊接接桩（如需要）再锤击沉桩→送桩（如需要）→打至持力层→收锤→拔送桩器，填桩孔→桩机移位。

2．施工要点

（1）管桩施工顺序。大量的桩打入土中，自然对土体有挤密作用，可能会造成先打入的桩偏移变位或因垂直挤拔而形成浮桩，而后打入的桩也可能因土的挤密而难以达到设计标高或造成土的隆起。因此，在打桩前，根据桩的密集程度、桩的规格以及桩架的移动方便等确定正确的打桩顺序是必要的。

一般地，当桩的中心距小于或等于4倍桩径或边长时（即桩比较密集），且距建（构）筑物较远，施工场地较开阔时，可采用由中间向两侧对称施打或自中央向四周施打的顺序；若桩较密集且一侧靠近建筑物时，宜从毗邻建筑物一侧开始向另一方向施打；当桩的数量多时，也可以分区段施打；还可以有逐排打设、由两侧向中央打设等顺序。(https://www.xing528.com)

另外，先桩后浅、先长后短、先大后小也是在确定打桩顺序时应考虑的。根据高层建筑塔楼（高层）与裙房（低层）的关系，宜先高后低。

“上层建筑”工程的打桩顺序为：采用从基坑一边向另一边施打。

（2）锤击沉桩前应通过轴线控制点，逐个定出桩位，并设钢筋（或竹签）标桩，并用白灰画上一个圆心与标桩重合、直径与管桩相等的圆圈，以方便插桩对中，保持桩位正确。

（3）锤击法沉桩时，应选择适宜的桩帽和衬垫。桩帽内径宜大于桩径10～20mm，其桩度为300～400mm，并应有排气孔。锤和桩帽之间的锤垫可用竖向硬木，厚度150～200mm。

桩帽和桩顶之间要嵌入富有弹性和韧性的衬垫，如足够厚度的纸垫、胶合板及橡胶制品等，以减小桩头的破损，衬垫锤击后的厚度宜为120～150mm。当衬垫被打硬或烧焦时，应及时更换。

（4）管桩就位前，应在桩身上画出单位长度标记，以便观察桩的入土桩度及记录每米沉桩击数。吊桩就位一般用单点吊装法将管桩吊直，使桩尖插在白灰圈内，桩头部插入锤下面的桩帽套内就位，并对中调直，使桩身、桩帽、桩锤三者的中心线重合，保持桩身垂直。桩垂直度观测还包括打桩架导杆的垂直度，可用两台经纬仪在离打桩架15m以外呈正交方向进行观测，也可在正交方向上设置两个吊线锤进行观察校正。

（5）锤击沉桩时宜重锤低击，开始落距应较小，待入土一定桩度且桩身稳定后，再按要求落距进行，但用落锤或汽锤打桩时，最大落距不宜大于1m。一根桩原则上应一次打入，中途不得认为停锤，确需停锤，应尽量缩短停锤时间。打桩过程中应观察桩锤回弹情况。当遇孤石或穿过砂卵石层等硬夹层时，桩锤落距应适当放低。

（6）如遇下列情况应暂停锤击，并及时与有关单位研究处理：

①贯入度剧变；

②桩身突然发生倾斜、位移或有严重回弹；

③桩顶或桩身出现严重裂缝或破碎。

（7）接桩均采用钢端板焊接法，桩身顶端距地面1m左右时就可接桩。接桩前，先将下段桩顶清除干净，加上定位板，然后把上段桩吊放在下段桩端板上，依靠定位板将上下桩段接直。接头处如有空隙，应采用楔形铁片全部填实焊牢。接头处坡口焊接时，应分层对称进行，以减小焊接应力和变形。焊缝应连续饱满，焊后应清除焊渣。

接桩宜在桩尖穿过较硬土层后进行，接桩时上下段桩的中心线偏差不宜大于5mm，节点弯曲矢高不得大于桩段长度的0．1％。焊好后的焊接接头应自然冷却，然后才继续沉桩；自然冷却时间不宜少于8min，严禁用水冷或焊好即沉桩。

（8）为将管桩打到设计标高，如需送桩时采用送桩器。用送桩器送桩时，送桩器应与桩身位于同一垂线上。送桩器用钢板制作，长4～6m。设计送桩器的原则是：打入阻力不能太大，送桩桩度不宜超过2m，容易拔出，能将冲击力有效地传递到桩上，并能重复使用。

桩停止锤击应符合如下要求：

①桩端位于一般土层时（摩擦桩），以控制桩端设计标高为主，贯入度可作为参考；

②桩端达到坚硬、硬塑的黏土、中密以上的粉土、碎石类土、砂土、风化岩时（端承桩），以贯入度控制为主，桩端标高可作为参考；

③贯入度已达到而桩端设计标高未达到时，应连续锤击3阵，按每阵10击的贯入度不大于设计规定的数值加以确认，必要时，施工控制贯入度应通过试验与有关单位会商确定；

④“上层建筑”工程为桩基础端承桩，桩尖应进入中密卵石层800mm，打桩的控制贯入度为30mm／10击。

（9）为避免或减小沉桩挤土效应和对邻近建筑物、地下管线等的影响，施打大面积密集群桩时，宜采取下列辅助措施：

①预钻孔沉桩，孔径约比桩径小50～100mm，桩度视桩距和土的密实度、渗透度而定，桩度宜为桩长的1／2～2／3，施工时应随钻随打；

②开挖地面防震沟可消除部分地面震动，可与其他措施结合使用，沟宽0．5～0．8m，桩度按土质情况以边坡能自立为准；

③沉桩过程中应加强邻近建筑物，地下管线等的观测、监护。

（10）预应力管桩桩头处理。土方开挖至设计标高露出管桩后，如需截桩，应先截桩，再清理干净管桩内的所有杂物，将钢板悬吊于孔内作底模，桩度不少于600mm，按要求绑扎好钢筋后，用不低于C40的混凝土浇筑。混凝土内应掺入膨胀剂。预应力管桩锚筋应与基础底板钢筋焊牢。

（四）质量控制要点

（1）施工前，应检查进入现场的成品桩及接桩用电焊条等的产品质量。

（2）沉桩时，桩锤、桩帽和桩身的中心线应重合，要自始至终保持桩身垂直，且桩帽及垫层的设置应符合要求。

（3）接桩时，应确保焊接质量，重要工程应对电焊接头做10％的焊缝探伤检测。

（4）对摩擦桩应严格控制桩的设计标高，对端承桩应严格控制桩的最后三阵贯入度。

（5）施工结束后，应做承载力检验及桩身质量检测。目前承载力检测通常采用静载试验，桩身完整性检测通常采用小应变试验方法。

（五）成品保护措施

（1）管桩混凝土打到涉及强度标准值的100％后方能出厂。桩起吊时，应采取相应措施，保持平稳，保护桩身质量。

（2）水平运输时，应做到桩身平稳放置，避免大的震动，严禁在场地上以直接拖拉桩体方式代替装车运输。

（3）桩的堆放场地应平整、坚实，垫木与吊点应保持在同一横断面上，且各层垫木应上下对齐，叠放层数不宜超过四层。

（4）妥善保护桩基的定位轴线桩和水准基准点桩，不得受到碰撞和扰动而产生位移。

（5）在软土地基中沉桩完毕，承台基坑开挖应制定合理的开挖顺序和采取一定的技术措施，防止桩倾斜或位移。

（六）安全、环保措施

（1）沉桩前，应对邻近施工范围内的原有建筑物、地下管线等进行检查。

（2）打桩机行走道路必须平整、坚实，必要时，应铺设道渣，经压路机碾压密实。场地四周应挖排水沟以利于排水，保证移动桩机时安全。

（3）打桩前，应全面检查机械各个部件及润滑情况、钢丝绳是否完好，发现问题及时解决；检查后，要进行试运转，严禁带病作业。打桩机械设备应有专人操作，并经常检查机架部分有无脱焊和螺栓松动，注意机械的运转情况，加强机械的维护保养，以保证机械正常使用。

（4）桩架应安放平稳、牢固。吊桩就位时，起吊要慢，并拉住溜绳，防止桩头冲击桩架，撞坏桩身。吊立后要加强检查，发现不安全情况，应及时处理。

（5）在打桩过程中，遇有地坪隆起或下陷时，应随时对机架及路轨调平或垫平。

（6）现场操作人员必须戴安全帽，高空作业人员必须佩戴安全带，高空检修桩机，不得向下乱丢物件。

（7）机械司机在打桩操作时，要精力集中，服从指挥信号，并应经常注意机械运转情况，发现异常情况立即检查处理，以防止机械倾斜、倾倒，或桩锤不工作，突然下落事故发生。

（8）打桩时，桩垫严禁用手拨正，不得在桩锤未打到桩顶就起锤或过早刹车，以免损坏桩机设备。

（9）夜间施工，必须有足够的照明设施；雷雨天、大风、大雾天应停止打桩作业。

（10）合理安排打桩作业时间，以免影响周围邻近居民的休息。

（七）质量标准

（1）桩位的放样允许偏差：群桩20mm，单排桩10mm。

（2）桩基工程的桩位验收，除设计规定外，应按下述要求进行：

①当桩顶设计标高与施工场地标高相同时，或桩基施工结束后，有可能对桩位进行检查时，桩基工程的验收应在施工结束后进行。

②当桩顶设计标高低于施工场地标高，送桩后无法对桩位进行检查时，对打入桩可在每根桩桩顶沉至场地标高时，进行中间验收；待全部桩施工结束后，承台或底板开挖至设计标高后，再做最终验收；对灌注桩可对护筒做中间验收。

（3）打（压）入桩（预制混凝土方桩、先张法预应力管桩、钢桩）的桩位偏差，必须符合规定，斜桩倾斜度的偏差不得大于倾斜角正切值的15％（倾斜角系桩的纵向中心线与铅垂线间的夹角）。

（4）工程桩应进行承载力检验。对于地基基础设计等级为甲级或地质条件复杂、成桩质量可靠性低的灌注桩，应采用静载荷试验的方法进行检验，检验总数不应少于总数的1％，不应少于3根，当桩总数少于50根时，不应少于2根。

（5）桩身质量应进行检验。对设计等级为甲级或地质条件复杂、成桩质量可靠性低的灌注桩。抽检数量不应少于总数的30％，且不应少于20根；其他桩基工程的抽检数量不应少于总数的20％，且不应少于10根；对混凝土预制桩及地下水位以上且终孔后经过核验的灌注桩，检验数量不应少于总桩数的10％，且不得少于10根。每个柱子承台下不得少于1根。

（6）对砂、石子、钢材、水泥等原材料的质量、检验项目、批量和检验方法，应符合国家现行标准的规定。